-->
|
|
|
§ 7. Îñíîâîïîëàãàþùèå ïðèíöèïû óñòðîéñòâà ÝÂÌ Ïîóðî÷íûå ïëàíû, èíòåðàêòèâ7.1. Ïðèíöèïû Íåéìàíà-Ëåáåäåâà
 1958 ã. â Ìîñêîâñêîì ãîñóäàðñòâåííîì óíèâåðñèòåòå èì. Ì. Â. Ëîìîíîñîâà ïîä ðóêîâîäñòâîì Í. Ï. Áðóñåíöîâà áûë ñîçäàí òðîè÷íûé êîìïüþòåð «Ñåòóíü» (ðèñ. 2.6).  í¸ì ïðèìåíÿëàñü óðàâíîâåøåííàÿ òðîè÷íàÿ ñèñòåìà ñ÷èñëåíèÿ, èñïîëüçîâàíèå êîòîðîé âïåðâûå â èñòîðèè ïîçâîëèëî ïðåäñòàâëÿòü îäèíàêîâî ïðîñòî êàê ïîëîæèòåëüíûå, òàê è îòðèöàòåëüíûå ÷èñëà.
Èòàê, áëàãîäàðÿ äâîè÷íîìó êîäèðîâàíèþ, äàííûå è ïðîãðàììû ïî ôîðìå ïðåäñòàâëåíèÿ ñòàíîâÿòñÿ îäèíàêîâûìè, à ñëåäîâàòåëüíî, èõ ìîæíî õðàíèòü â åäèíîé ïàìÿòè.
Òàê êàê ïðåäñòàâëåííûå â ïàìÿòè êîìàíäû è äàííûå âíåøíå íåðàçëè÷èìû, òî îäíî è òî æå çíà÷åíèå â ÿ÷åéêå ïàìÿòè ìîæåò èñïîëüçîâàòüñÿ è êàê äàííûå, è êàê êîìàíäà â çàâèñèìîñòè ëèøü îò ñïîñîáà îáðàùåíèÿ ê íåìó. Òàê, åñëè ê äâîè÷íîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îáðàùàþòñÿ êàê ê ÷èñëó, òî â íåé âûäåëÿþò ïîëå (îáëàñòü) çíàêà è ïîëå çíà÷àùèõ ðàçðÿäîâ. Åñëè ê äâîè÷íîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè îáðàùàþòñÿ êàê ê êîìàíäå, òî â íåé âûäåëÿþò ïîëå êîäà îïåðàöèè è ïîëå àäðåñîâ îïåðàíäîâ. Îäíîðîäíîñòü ïàìÿòè ïîçâîëÿåò ïðîèçâîäèòü îïåðàöèè íå òîëüêî íàä äàííûìè, íî è íàä êîìàíäàìè. Âçÿâ â êà÷åñòâå äàííûõ äëÿ íåêîòîðîé ïðîãðàììû êîìàíäû äðóãîé ïðîãðàììû, â ðåçóëüòàòå å¸ èñïîëíåíèÿ ìîæíî ïîëó÷èòü êîìàíäû òðåòüåé ïðîãðàììû. Äàííàÿ âîçìîæíîñòü ëåæèò â îñíîâå òðàíñëÿöèè — ïåðåâîäà òåêñòà ïðîãðàììû ñ ÿçûêà âûñîêîãî óðîâíÿ íà ÿçûê êîíêðåòíîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíû. Ñòðóêòóðíî îïåðàòèâíàÿ ïàìÿòü êîìïüþòåðà ñîñòîèò èç îòäåëüíûõ áèòîâ — îäíîðîäíûõ ýëåìåíòîâ, îáëàäàþùèõ äâóìÿ óñòîé÷èâûìè ñîñòîÿíèÿìè, îäíî èç êîòîðûõ ñîîòâåòñòâóåò íóëþ, à äðóãîå — åäèíèöå. Äëÿ çàïèñè èëè ñ÷èòûâàíèÿ ãðóïïû ñîñåäíèõ áèòîâ îáúåäèíÿþòñÿ â ÿ÷åéêè ïàìÿòè, êàæäàÿ èç êîòîðûõ èìååò ñâîé íîìåð (àäðåñ).
Î÷åíü âàæíî, ÷òî èíôîðìàöèÿ ìîæåò ñ÷èòûâàòüñÿ èç ÿ÷ååê è çàïèñûâàòüñÿ â íèõ â ïðîèçâîëüíîì ïîðÿäêå, ò. å. ïðîöåññîðó â ïðîèçâîëüíûé ìîìåíò äîñòóïíà ëþáàÿ ÿ÷åéêà ïàìÿòè. Îðãàíèçîâàííóþ òàêèì îáðàçîì ïàìÿòü ïðèíÿòî íàçûâàòü ïàìÿòüþ ñ ïðîèçâîëüíûì äîñòóïîì. Ðàçðÿäíîñòü ÿ÷ååê ïàìÿòè (êîëè÷åñòâî áèòîâ â ÿ÷åéêå) ó êîìïüþòåðîâ ðàçíûõ ïîêîëåíèé áûëà ðàçëè÷íîé. Îñíîâîé îïåðàòèâíîé ïàìÿòè ñîâðåìåííûõ êîìïüþòåðîâ ÿâëÿåòñÿ âîñüìèáèòíàÿ ÿ÷åéêà. ß÷åéêà òàêîé ðàçðÿäíîñòè ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà äëÿ ðàáîòû ñ îäíèì ñèìâîëîì. Äëÿ õðàíåíèÿ ÷èñåë èñïîëüçóåòñÿ íåñêîëüêî ïîñëåäîâàòåëüíûõ ÿ÷ååê (÷åòûðå — â ñëó÷àå 32-áèòíîãî ÷èñëà). Íà ñîâðåìåííûõ êîìïüþòåðàõ ìîæåò îäíîâðåìåííî èçâëåêàòüñÿ èç ïàìÿòè è îäíîâðåìåííî îáðàáàòûâàòüñÿ äî 64 ðàçðÿäîâ (ò. å. äî âîñüìè áàéòîâûõ (âîñüìèáèòíûõ) ÿ÷ååê). Ýòî âîçìîæíî áëàãîäàðÿ ðåàëèçàöèè íà íèõ ïðèíöèïà ïàðàëëåëüíîé îáðàáîòêè äàííûõ — îäíîâðåìåííîãî (ïàðàëëåëüíîãî) âûïîëíåíèÿ íåñêîëüêèõ äåéñòâèé. Ìîæíî âûäåëèòü äâà îñíîâíûõ òðåáîâàíèÿ, ïðåäúÿâëÿåìûõ ê ïàìÿòè êîìïüþòåðà: 1) îáú¸ì ïàìÿòè äîëæåí áûòü êàê ìîæíî áîëüøå; 2) âðåìÿ äîñòóïà ê ïàìÿòè äîëæíî áûòü êàê ìîæíî ìåíüøå. Ñîçäàòü çàïîìèíàþùåå óñòðîéñòâî, îäíîâðåìåííî óäîâëåòâîðÿþùåå äâóì ýòèì òðåáîâàíèÿì, çàòðóäíèòåëüíî. Äåéñòâèòåëüíî, â ïàìÿòè áîëüøîãî îáú¸ìà òðåáóåìûå äàííûå èñêàòü ñëîæíåå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî èõ ÷òåíèå çàìåäëÿåòñÿ. Äëÿ óñêîðåíèÿ ÷òåíèÿ íóæíî èñïîëüçîâàòü áîëåå ñëîæíûå òåõíè÷åñêèå ðåøåíèÿ, ÷òî íåèçáåæíî ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ ñòîèìîñòè âñåãî êîìïüþòåðà. Ðåøåíèå ïðîáëåìû — èñïîëüçîâàíèå íåñêîëüêèõ ðàçëè÷íûõ âèäîâ ïàìÿòè, ñâÿçàííûõ äðóã ñ äðóãîì.  ýòîì è ñîñòîèò ñóòü ïðèíöèïà èåðàðõè÷åñêîé îðãàíèçàöèè ïàìÿòè.
 ñîâðåìåííûõ êîìïüþòåðàõ èñïîëüçóþòñÿ óñòðîéñòâà ïàìÿòè íåñêîëüêèõ óðîâíåé, ðàçëè÷àþùèåñÿ ïî ñâîèì îñíîâíûì õàðàêòåðèñòèêàì: âðåìåíè äîñòóïà, ñëîæíîñòè, îáú¸ìó è ñòîèìîñòè. Ïðè ýòîì áîëåå âûñîêèé óðîâåíü ïàìÿòè ìåíüøå ïî îáú¸ìó, áûñòðåå è èìååò áîëüøóþ ñòîèìîñòü â ïåðåñ÷¸òå íà áàéò, ÷åì áîëåå íèçêèé óðîâåíü. Óðîâíè èåðàðõèè âçàèìîñâÿçàíû: âñå äàííûå íà îäíîì óðîâíå ìîãóò áûòü òàêæå íàéäåíû íà áîëåå íèçêîì óðîâíå. Áîëüøèíñòâî àëãîðèòìîâ îáðàùàþòñÿ â êàæäûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè ê íåáîëüøîìó íàáîðó äàííûõ, êîòîðûé ìîæåò áûòü ïîìåù¸í â áîëåå áûñòðóþ, íî äîðîãîñòîÿùóþ è ïîýòîìó íåáîëüøóþ ïàìÿòü. Èñïîëüçîâàíèå áîëåå áûñòðîé ïàìÿòè óâåëè÷èâàåò ïðîèçâîäèòåëüíîñòü âû÷èñëèòåëüíîãî êîìïëåêñà. Ãëàâíîå îòëè÷èå êîìïüþòåðîâ îò âñåõ äðóãèõ òåõíè÷åñêèõ óñòðîéñòâ — ýòî ïðîãðàììíîå óïðàâëåíèå èõ ðàáîòîé.
Âñå âû÷èñëåíèÿ, ïðåäóñìîòðåííûå àëãîðèòìîì ðåøåíèÿ çàäà÷è, äîëæíû áûòü ïðåäñòàâëåíû â âèäå ïðîãðàììû, ñîñòîÿùåé èç ïîñëåäîâàòåëüíîñòè êîìàíä. Êîìàíäû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé çàêîäèðîâàííûå óïðàâëÿþùèå ñëîâà, â êîòîðûõ óêàçûâàåòñÿ:
Êîìàíäû, âõîäÿùèå â ïðîãðàììó, âûïîëíÿþòñÿ ïðîöåññîðîì àâòîìàòè÷åñêè â îïðåäåë¸ííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Ïðè ýòîì âûïîëíÿåòñÿ ñëåäóþùèé öèêë äåéñòâèé: 1) ÷òåíèå êîìàíäû èç ïàìÿòè è å¸ ðàñøèôðîâêà;
Ýòîò öèêë ïîâòîðÿåòñÿ äî äîñòèæåíèÿ êîìàíäû, îçíà÷àþùåé îêîí÷àíèå âûïîëíåíèÿ ïðîãðàììû, ðåøàþùåé íåêîòîðóþ êîíêðåòíóþ çàäà÷ó.  ñîâðåìåííûõ êîìïüþòåðàõ ïî çàâåðøåíèè ðàáîòû ïðîãðàììû óïðàâëåíèå ïåðåäà¸òñÿ îïåðàöèîííîé ñèñòåìå.
|
|
|